4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu
Penelitian serupa yang pernah dilakukan oleh Agus Sulistiyo dan kawan-kawan dalam jurnal Emitor dengan judul “KWH Meter Digital Terkoneksi Personal Computer (PC) Berbasis Mikrokontroler ATMega16”. Alat ini dibuat sebagai solusi terhadap suatu permasalahan yang sering terjadi dilingkungan sekitar khususnya pada lingkungan rumah tangga terkait masalah dalam pembayaran tagihan listrik. Hal ini dikarenakan seringnya pelanggan membayar tagihan listrik yang tidak sesuai dengan pemakaian listrik mereka. Hal ini sangat merugikan pelanggan ketika energi yang dikonsumsi dengan yang dibayarkan pada penyedia layanan listrik ternyata berbeda. Dari penelitian yang telah dilakukan hasil pengujian menunjukan bahwa sensor tegangan pada pengukuran 218,4 volt rms Power Quality Analyzer diwakili dengan tegangan analog 3,798 volt yang pada akhirnya menunjukan resolusi sensor sebesar 17,5 mv/volt rms. Pengukuran ini dilakukan pada beban induktif dengan beban berupa kipas angin 60 watt, motor mesin jahit 120 watt serta motor mesin jahit 250 watt pada tegangan kerja 220 volt dengan frekuensi 50 hz (Agus, 2010).
5
Peneltian kedua yang serupa yang telah dikakukan oleh Sulistyowati dalam jurnal ELTEK dengan judul “Audit Energi untuk Efisiensi Pemakaian Energi Listrik”. Audit energi adalah teknik yang dipakai untuk menghitung besarnya konsumsi energi pada bangunan gedung dan mengenali cara-cara untuk penghematannya. Dari data pengukuran sampel daya didapatkan karakteristik selama 2 hari, dimana tren pemakaian daya pada saat beban puncak jam 07:34 sampai dengan jam 14:00 wib sudah mencapai beban maksimal (98,88 %) atau mendekati daya tersambung. Dengan pembebanan yang sudah maksimal terhadap trafo terpasang dapat memperpendek usia pemakaian trafo itu sendiri (Sulistyowati, 2012).
Berdasarkan data pengukuran didapatkan ketidakseimbangan beban dengan range ketidakseimbangan antara 0,31% sampai dengan 45,81%. Menurut standard IEC ketidak seimbangan beban yang diijinkan adalah 5%, dengan tingginya ketidakseimbangan beban berpengaruh terhadap besarnya arus netral, dimana arus netral yang besar mengakibatkan losses bertambah dan kualitas tenaga yang rendah sehingga berpengaruh terhadap kualitas sistem penyaluran tenaga listrik. Dari audit diperoleh hasil bahwa biaya perbaikan dan biaya operasional bulanan untuk kerja paralel PLN dan genset lebih murah, dibandingkan dengan tambah daya. Dibutuhkan biaya investasi baru yang lebih besar untuk tambah daya PLN (Sulistyowati, 2012).
6
50Hz). Dari transformator utama menuju panel LVMV (220/380V), kemudian disalurkan ke masing – masing sub panel distribusi. Suplai daya dari PLN untuk gedung FPMIPA JICA Universitas Pendidikan Indonesia adalah sebesar 865 KVA, dengan golongan tarif listrik dan beban tersambung termasuk pada klasifikasi S3 (pelayanan sosial besar tegangan menengah).
Selain itu, gedung FPMIPA JICA Universitas Pendidikan Indonesia juga disuplai genset dengan kapasitas 250 KVA. Suplai daya dari genset disimpan sebagai cadangan pasokan listrik apabila terjadi pemadaman oleh PLN. Untuk mengetahui kualitas daya dari gedung FPMIPA JICA Universitas Pendidikan Indonesia maka dilakukanlah pengukuran pada LVMDP ( Low Voltage Main Distribution Panel ) sebagai pusat penyalur daya listrik menuju SDP ( Sub Distribution Panel ) kemudian disambungkan ke beban sesuai kebutuhan. Alat yang dipakai dalam pengukuran ini adalah Power Quality Analyzer. Dari audit energi awal yang telah dilaksanakan dapat disimpulkan bahwa tingkat efisiensi konsumsi energi listrik pada gedung FPMIPA JICA Universitas Pendidikan Indonesia berada pada rata-rata 60119.75 Kwh/m2/tahun. Dan dengan nilai IKE (Intensitas Konsumsi Energi) 3.77 per-tahun. Dengan demikian bisa di katakan nilai IKE sangat efisien untuk sebuah gedung katagori ber-AC (Mulyadi, 2013).
Dari beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, terdapat perbedaan antara alat yang telah dibuat pada penelitian sebelumnya dengan alat yang dibuat oleh penulis. Perbedaannya yaitu pada alat yang dibuat sebelumnya hanya dpat mengetahui besar pemakaian daya listrik yang digunakan dalam KWH, sedangkan alat yang dibuat oleh penulis selain dapat mengetahui besar pemakaian daya listrik dalam KWH, alat ini juga dapat mengetahui berapa besar biaya yang harus dikeluarkan berdasarkan pemakaian daya listrik yang digunakan.
2.2 Mikrokontroler ATMEGA8535
7
Atmega8535 dapat mengeksekusi satu instruksi dalam sebuah siklus clock, dapat mencapai 1 MIPS per Mhz, sehingga para perancang dapat mengoptimalkan penggunaan daya rendah dengan kecepatan tinggi (Marethania, 2011).
2.2.1 Arsitektur ATMega8535
Arsitektur ATMega8535 ini dapat dilihat pada blok diagram ATMega8535 seperti yang terlihat pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Blok Diagram ATMEGA8535
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut (Lingga, 2006):
8
2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register
5. Watchdog Timer dengan osilator internal 6. SRAM sebesar 512 byte
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write 8. Unit interupsi internal dan eksternal
9. Port antarmuka SPI
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi 11.Antarmuka komparator analog
12. Port USART untuk komunikasi serial
2.2.2 Fitur ATMega8535
Kapabilitas detail dari ATMega8535 (Lingga, 2006) adalah sebagai berikut 1. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RSIC dengan kecepatan maksimal 16
MHz
2. Kapabilitas memori flash 8 kb, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik
2.2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.2. pada gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut (Lingga, 2006):
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya 2. GND merupakan pin ground
9
4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI
5. Port C (PC0...PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator
6. Port D (PD0...PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10.AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
Pada gambar 2.2 berikut ini merupakan gambar pin-pin ATMega8535
Gambar 2.2 Pin ATMega8535
2.2.4 Peta Memori Mikrokontroler ATMega8535
10
keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F.
Sementara ini, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data dapat ditunjukkan pada gambar 2.3 dibawah ini (Lingga, 2006).
Gambar 2.3 Peta Memori Data ATMega8535
11
Gambar 2.4 Peta Memori Program ATMega8535
Selain itu, AVR ATMega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF (Lingga, 2006).
2.2.5 Status Register (SREG) ATMega8535
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler (Lingga, 2006). Dibawah ini merupakan gambar dari status register ATMega8535.
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
a. Bit 7-I: Global Interrupt Enable
12
b. Bit 6-T: Bit Copy Storage
Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BTS, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunaknan instruksi BLD.
c. Bit 5-H: Half Carry Flag. d. Bit 4-S: Sign Bit
Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag –N (negatif) dan flag-V (komplemen dua overflow).
e. Bit 3-V: Two’s Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika. f. Bit 2-N: Negative flag
Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.
g. Bit 1-Z: Zero Flag
Bit akan diset akan menghasilkan operasi yang diperoleh adalah nol. h. Bit 0-C: Carry Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.
2.2.6 EEPROM Data Memory
ATmega8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Loaksinya terpisah dengan system address register, data register dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF seperti yang terlihat pada gambar 2.6 dibawah ini.
13
2.3 Analog To Digital Converter (ADC)
ATMega8535 menyediakan fasilitas ADC dengan resolusi 10 bit. ADC ini dihubungkan dengan 8 channel Analog Multiplexer yang memungkinkan terbentuk 8 input tegangan single-ended yang masuk melalui pin pada Port A. ADC memiliki pin supply tegangan analog yang terpisah yaitu AVCC. Besarnya tegangan AVCC adalah ±0.3V dari VCC.
Tegangan referensi ADC dapat dipilih menggunakan tegangan referensi internal maupun eksternal. Jika menggunakan tegangan referensi internal, bisa dipilih on-chip internal reference voltage yaitu sebesar 2.56 volt atau sebesar AVCC. Jika menggunakan tegangan referensi eksternal dapat dihubungkan melalui pin AREF.
ADC mengkonversi tegangan input analog menjadi data digital 8 bit atau 10 bit. Data digital tersebut akan disimpan didalam ADC data register yaitu ADCH dan ADCL. Sekali ADCL dibaca, maka akses ke data register tidak bisa dilakukan, dan ketika ADCH dibaca maka akses ke data register kembali enable (Heryanto,2008:81).
2.3.1 Inisialisasi ADC
Menurut Heryanto (2008:82) ada beberapa langkah yang harus dilakukan untuk inisialisasi ADC pada mikrokontroler ATMega8535, yaitu penentuan clock, tegangan referensi, format data input dan mode pembacaan. Inisialisasi ini dilakukan pada register- register berikut :
1. ADMUX
Pada register ini bertujuan untuk mengatur tegangan referensi yang digunakan ADC, format data output dan saluran ADC. Register ADMUX ini dapat dilihat pada tabel 2.1 dibawah ini.
Tabel 2.1 Register ADMUX
14
a. REF0-1 adalah bit- bit pengatur mode tegangan referensi ADC. Bit-bit pengatur mode tegangan referensi ini dapat dilihat pada tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.2 Bit-Bit pengatur mode tegangan referensi
REFS1 REFS0 Mode Tegangan Referensi
0 0 Pin Vref
0 1 VCC
1 0 Tidak digunakan
1 1 Vref internal = 2,56 Volt
b. ADLAR adalah bit keluaran ADC.
Jika ADC telah selesai konversi maka data ADC akan diletakkan di 2 register, yaitu ADCH dan ADCL dengan format sesuai ADLAR. Format data ADC dengan ADLAR=0 dapat dilihat pada tabel 2.3 dibawah ini. Sedangkan format data ADC dengan ADLAR=1 dapat dilihat pada tabel 2.4 dibawah ini.
Tabel 2.3 Format data ADC dengan ADLAR = 0
- - - ADC9 ADC8
ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0
Tabel 2.4 Format data ADC dengan ADLAR = 1
ADC9 ADC8 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2
ADC1 ADC0 - - - -
c. MUX0-4 adalah bit-bit pemilihan saluran pembacaan ADC.
2. ADCSRA
ADCSRA adalah register 8 bit yang berfungsi untuk melakukan menajemen sinyal kontrol dan status ADC. Register ADCSRA ini dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut ini.
Tabel 2.5 Register ADCSRA
15
a. ADEN merupakan bit pengatur aktivasi ADC. Jika bernilai 1 maka ADC aktif.
b. ADCS merupakan bit penanda dimulainya konversi ADC. Selama konversi berlogika 1 dan akan berlogika 0 jika selesai konversi. c. ADATE merupakan bit pengatur aktivasi picu otomatis. Jika
bernilai 1 maka konversi ADC akan dimulai pada saat tepi positif pada sinyal trigger digunakan.
d. ADIF merupakan bit pengatur aktivasi interupsi. Jika bernilai 1 maka interupsi penandaan telah selesai, konversi ADC diaktifkan. e. ADPS0-2 merupakan bit pengatur clock ADC. Berikut ini merupakan
tabel konfigurasi clock ADC Tabel 2.6 Konfigurasi clock ADC
ADPS2-0 Clock ADC
SFIOR adalah register 8 bit yang mengatur seumber pemicu ADC. Jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 0 maka ADTS0-2 tidak berfungsi. Tabel register SFIOR dapat dilihat pada tabel 2.6 dibawah ini. Sedangkan tabel bit-bit ADATE itu sendiri dapat dilihat pada tabel 2.7 dibawah ini.
Tabel 2.6 Register SFIOR
16
Tabel 2.7 Bit-Bit ADATE
ADTS2 ADTS1 ADTS0 Sumber Pemicu
0 0 0 Free Running Mode
CodeVisionAVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan program generator. CodeVisionAVR dilengkapi dengan source code editor, compiler, linker dan dapat memanggil Atmel AVR studio dengan debugger nya (Widodo, 2013).
Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangnya, Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator, dan library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded). Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi- fungsi matematik, manipulasi string, pengaksesan memori dan sebagainya).
17
RTC (Real time Clock), sensor suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya. Untuk memudahkan pengembangan program aplikasi, CodeVisionAVR juga dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain menu-menu pilihan yang umum dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows, CodeVisionAVR ini telah mengintegrasikan perangkat lunak downloader yang bersifat In System Programmer yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke dalam sistem memori mikrokontroler AVR yang sedang diprogram (Widodo, 2013).
CodeVisionAVR juga menyediakan sebuah fitur yang dinamakan dengan Code Generator atau CodeWizardAVR. Secara praktis, fitur ini sangat bermanfaat membentuk sebuah kerangka program (template), dan juga memberi kemudahan bagi programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang terdapat pada mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan Code Generator, karena perangkat lunak CodeVision ini akan membangkitkan kode-kode program secara otomatis setelah fase inisialisasi pada jendela CodeWizardAVR selesai dilakukan (Widodo, 2013).
2.4.1 Menjalankan Code Vision AVR
Ada beberapa program yang dapat digunakan sebagai editor dan compiler untuk mikrokontroller AVR, salah satunya yaitu CodeVisionAVR. Untuk menjalankan program tersebut terlebih dahulu menginstall program tersebut. Setelah terinstal maka buka program CodeVision melalui menu Start||All Program||CodeVision| CodeVisionAVR C Compiler atau melalui deskop dengan mengklik lambang codevision. Lambang dari Code Vision AVR dapat dilihat pada gambar 2.7 dibawah ini. Sedangkan gambar tampilan Code Vision AVR saat pertama kali dijalankan dapat dilihat pada gambar 2.8 seperti dibawah ini.
18
Gambar 2.8 Tampilan Pertama Kali Code Vision AVR Dijalankan
Setelah Code Vision AVR terbuka selanjutnya pilih File|New| pilih File Type dan klik Project lalu klik OK.
Gambar 2.9 Membuat File Project Baru
Gambar 2.10 Tampilan Konfirmasi CodeWizardAVR
19
Gambar 2.11 Pengaturan Chip Pada CodeVisionAVR
Kemudian klik PORT untuk untuk memilih dan mensetting PORT yang akan digunakan sebagai input atau output. Setelah pengaturan selesai simpan pengaturan dengan cara pilih file kemudian pilih save as. Berikut ini adalah tampilan setelah menggunakan Code Wizard.
Gambar 2.12 Tampilan Setelah Menggunakan Code Wizard
20
Gambar 2.13 Hasil Proses Kompilasi
2.5 Bahasa Pemrograman C 2.5.1 Pengenalan Bahasa C
C merupakan bahasa universal dalam bidang pegembangan software dan banyak digunakan pada mesin-mesin dan komputer. Banyak sekali software sistem yang dibuat dengan C karena bahasa C memiliki kemampuan untuk mengakses sistem dari komputer, mulai dari RAM yang sederhana, disk bahkan sampai yang sangat detail dan dalam seperti register dan port-port pada komputer, baik itu PC maupun mini computer dan Mainframe (Heryanto: 2008).
21
2.5.2 Penulisan Program Bahasa C
Untuk dapat memahami bagaiman suatu program ditulis, maka struktur dari program harus dimengerti terlebih dahulu. Tiap bahasa komputer mempunyai struktur program yang berbeda. Jika struktur dari program tidak diketahui, maka akan sulit bagi pemula untuk memulai menulis suatu program dengan bahasa yang bersangkutan. Struktur dari program memberikan gambaran secara luas, bagaimana bentuk dari program secara umum. Selanjutnya dengan pedoman struktur program ini, penulis program dapat memulai bagaimana seharusnya program tersebut ditulis (Heryanto, 2008).
Struktur dari program C dapat dilihat sebagai kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi. Fungsi pertama yang harus ada di program C sudah ditentukan namanya, yaitu bernama main(). Suatu fungsi di program C dibuka dengan kurung kurawal ({) dan ditutup dengan kurung kurawal tutup (}). Diantara kurung-kurung kurawal dapat dituliskan statemen-statemen program C. Berikut ini adalah struktur dari program C (Heryanto, 2008).
main()
22
program yang menggunakannya dengan preprocessor directive #include. (Heryanto,2008).
2.5.3 Struktur Bahasa Pemrograman C
Struktur penulisan pemrograman bahasa C secara umum terdiri atas: 1. Header
2. Deklarasi konstanta global atau variabel
3. Fungsi atau prosedur (bisa dibawah program utama)
Prosedur adalah suatu kumpula instruksi untuk mengerjakan sutau keperluan tertentu tanpa mengembalikan sutau nilai
4. Program utama
Contoh penulisan program bahasa C
/*HEADER untuk memanggil library yang akan digunakan*/
23
/*Program utama*/
Void main (void);
/*Deklarasi konstanta dan atau variabel lokal*/
char data; mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh komputer. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat proses operasi data menjadi lebih efisien. Tipe data pada bahasa C dapat dilihat pada tabel 2.8 dibawah ini:
Table 2.8 Tipe Data Bahasa C
Tipe Data Ukuran (byte) Format Keterangan
Char 1 %c Karakter/string
Int 2 %i%d Bilangan bulat (integer)
Float 4 %f Bilangan pecahan (float)
Double 8 %If Pecahan presisi ganda
2.6 LCD 2x16
24
banyaknya karakter yang dapat ditampilkan dalam setiap baris (Marethania, 2011). Pada rancang bangun ini LCD yang digunakan mempunyai lebar display 2 baris dan 16 kolom atau biasa disebut dengan LCD character 2x16, dengan 16 pin konektor yang didefinisikan seperti pada tabel 2.9 berikut ini.
Tabel 2.9 Fungsi-Fungsi Pin pada LCD
PIN Nama Fungsi
1 VSS Ground
2 VCC +5 V
3 VEE Pengatur Kontras
4 RS Register Select
0 = Register Perintah 1 = Register Data
5 R/W Read / Write
0 = Write Mode 1 = Read Mode
6 E Enable
0 = Enable 1 = Disable
7-14 DB0 Data Bus
15-16 Tegangan untuk Menyalakan Lampu LCD
Berikut ini adalah gambar dari tampilan LCD display 2 x 16
25
2.7 Sensor Arus ACS712
ACS712 merupakan IC yang berfungsi sebagai sensor arus dan menggantikan trafo arus yang relatif besar dalam bentuk fisiknya. Sensor ACS712 adalah produksi Allegro untuk solusi ekonomis dalam pangukuran arus AC maupun DC. Pada prinsipnya sensor arus ACS712 sama dengan sensor efek hall lainnya yaitu memanfaatkan medan magnetik yang ada disekitar arus yang akan dikonversi menjadi tegangan yang linier dengan perubahan arus. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus, hasil dari pengukuran arus tersebut berupa tegangan yang variabel. Nilai tegangan yang bervariabel inilah yang akan masuk ke mikrokontroler. Sebelum masuk ke mikrokontroler tegangan yang dihasilkan oleh sensor yang mengukur arus harus dikonversi menjadi tegangan DC, hal ini karena tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus tersebut adalah teganan AC.
ACS712 merupakan sensor persisi sebagai sensor arus AC maupun DC pada pembacaan arus didalam dunia industry, pengukuran dan sistem komunikasi. Sensor ini pada umumnya digunakan sebagai pengontrol motor, penghitung beban, dan proteksi arus lebih. Berikut ini merupakan gambar rangkaian sensor arus ACS712 yang dapat dilihat pada gambar 2.15. Sedangkan keterangan fungsi dari masing-masing pin dapat dilihat pada tabel 2.10 berikut ini.
26
Tabel 2.10 Fungsi Masing-Masing Pin ACS712
No Pin Nama Fungsi
1 dan 2 IP+ Terminal untuk arus yang akan disensor 3 dan 4 IP- Terminal untuk arus yang akan disensor
5 GND Terminal Ground
6 FILTER Terminal untuk kapasitor eksternal 7 Vout Sinyal analog keluaran
8 Vcc Power Supply
Pada gambar 2.16 berikut ini merupakan gambar dari bentuk fisik sensor arus ACS712
Gambar 2.16 Bentuk Fisik Sensor ACS712
2.8 Catu Daya (Power Supply)
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi. Sumber tenaga tersebut bermacam-macam. Ada yang menggunakan baterai, Accu dan ada juga yang langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala PLN. Untuk konsumsi yang berasal dari tegangan listrik untuk alat-alat elektronika tertentu tidak bisa langsung dikonsumsi, akan tetapi harus disesuaikan dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut. Penyesuaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yang dinamakan power supply atau adaptor (Azwar, 2013).
27
Tegangan yang dihasilkan oleh trafo masih berbentuk gelombang AC dan harus disearahkan dengan menggunakan penyearah. Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan 4 buah dioda yang telah dirancang untuk bisa meloloskan kedua siklus gelombang AC menjadi satu arah saja (Azwar, 2013).
2.9 Transformator
Transformator adalah alat yang berfungsi untuk menaikan tegangan dan menurunkan tegangan dengan frekuensi yang harus sama. Disini transformator berperan dalam menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan yang rendah atau sebaliknya. Oleh karena itu pula transformator merupakan piranti listrik yang termasuk ke dalam golongan mesin listrik statis (Azwar, 2013). Berikut ini merupakan gambar bentuk fisik dari transformator.
Gambar 2.17 Bentuk Fisik Transformator
28
Keterangan: Pp= Daya primer (watt) Ps= Daya sekunder (watt) Vp= Tegangan primer (volt) Vs= Tegangan sekunder (volt) Ip= Kuat arus primer (ampere) Is= Kuat arus sekunder (ampere) Np= Jumlah lilitan primer Ns= Jumlah lilitan sekunder
Dalam penggulungan kawat email primer maupun sekunder di dalam transformator berlaku rumus berikut seperti yang terlihat pada gambar 2.18 dibawah ini (Azwar, 2013):
Gambar 2.18 Ilustrasi Persamaan Transformator Keterangan:
I2 = arus yang mengalir ke beban R2
E1 = tegangan gulungan primer dari PLN atau dari sumber tenaga generator E2 = tegangan gulungan sekunder
Di dalam perkembangannya terdapat bermacam-macam jenis transformator atau trafo dan mempunyai berbagai fungsi, diantaranya (Azwar, 2013) :
1. Trafo ( Transformator ) Adaptor
2. Trafo ( Transformator ) IF ( Frekuensi Menengah ) 3. TrafoStep Up / Step Down
4. Trafo OT ( Output )
29
1. Trafo step up, fungsi transformator ini digunakan untuk menaikkan tegangan AC. Trafo jenis ini dipakai dalam rangkaian-rangkaian pembangkit tegangan pada perangkat elektronika seperti trafo inverter monitor LCD, trafo inverter TV, dll.
2. Trafo step-down adalah kebalikannya, fungsi transformator ini untuk menurunkan tegangan AC, contoh pemakaiannya pada adaptor
2.10Penyearah Gelombang (Rectifier)
Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah diode yang dikonfigurasikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah sebelum tegangan AC tersebut diubah menjadi tegangan DC, maka tegangan AC tersebut perlu diturunkan menggunakan transformator stepdown. Pada dasarnya konsep penyearah gelombang dibagi dalam 3 jenis, yaitu penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh dan penyearah jembatan gelombang penuh (Yusron, 2012).
1. Penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifier)
Pada penyearah setengah gelombang dioda akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negatif, sehingga dinamakan sebagai sinyal setengah gelombang. Gambar 2.19 merupakan gambar rangkaian penyearah setengah gelombang (Yusron, 2012). Sedangkan gambar 2.20 merupakan gambar dari sinyal output penyearah setengah gelombang.
30
Gambar 2.20 Sinyal Output Penyearah Setengah Gelombang
Nilai rata-rata tegangan output dari penyearah setengah gelombang dapat dihitung dengan persamaan berikut di mana Vp (out) adalah nilai puncak dari tegangan output setengah gelombang:
VAVG
2. Penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier)
Penyearah gelombnag penuh ini menggunakan transformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombnag penuh dapat dilihat pada gambar 2.21 dibawah ini (Yusron, 2012).
Gambar 2.21 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
31
putaran setengah negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah putaran bersama-sama. Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus positif, D1 merupakan dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif yang diindikasikan sebagai Polarity Plus-Minus melalui resistor beban. Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus negatif. D2 merupakan dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif. Selama kedua putaran setengah, tegangan beban mempunyai polaritas yang sama dan arus beban berada dalam satu arah, rangkaian ini disebut sebagai Rectifier gelombang penuh, sebab mengganti tegangan masukan AC ke Pulsating (getaran) tegangan keluaran DC (Yusron, 2012).Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut ini.
Gambar 2.22 Sinyal Output Penyearah Gelombang Penuh
Nilai rata-rata tegangan output dari penyearah setengah gelombang dapat dihitung dengan persamaan berikut di mana Vp (out) adalah nilai puncak dari tegangan output setengah gelombang:
VAVG
3. Penyearah jembatan gelombang penuh
32
Gambar 2.23 Rangkaian Penyearah Jembatan
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah jembatan gelombang penuh diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1 dan D4 berada pada posisi forward bias, sedangkan D2 dan D3 berada pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan dilewatkan melalui D1 ke D4. Pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2 dan D4 berada pada posisi forward bias, sedangkan D1 dan D2 berada pada posisi reverse bias, sehingga level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2 dan D4 (Yusron, 2012). Sinyal output penyearah jembatan gelombang penuh dapat dilihat pada gambar 2.24 dibawah ini.
Gambar 2.24 Sinyal Output Penyearah Jembatan
2.11IC Regulator
33
tegangan keluaran maka akan dikeluarkan tegangan sebesar 5 volt (Marethania, 2011). IC regulator 7805 ini mempunyai 3 buah kaki, yaitu kaki tegangan masukan yang biasa sering disebut Vin, kaki ground (0V) dan yang ketiga adalah kaki tegangan keluaran atau Vout, seperti yang terlihat pada gambar 2.25 dibawah ini (Surjati, 2008).
Gambar 2.25 IC Regulator 7805
2.12UML (Unified Modelling Language)
2.12.1 Pengertian Unified Modelling Language (UML)
Unified Modelling Language adalah suatu alat untuk memvisualisasikan dan mendokumentasikan hasil analisa dan desain yang berisi sintak dalam memodelkan sistem secara visual (Haviluddin: 2011). UML juga merupakan satu kumpulan konvensi pemodelan yang digunakan untuk menentukan atau menggambarkan sebuah sistem software yang terkait dengan objek (Haviluddin: 2011). Gambar logo dari UML dapat dilihat pada gambar 2.26 berikut ini.
Gambar 2.26 Logo Unified Modelling Language (UML)
2.12.2 Sejarah Singkat Unified Modelling Language (UML)
34
Microsoft, Oracle, Relation, Texas Instruments dan Unisys, dari kolaborasi ini dihasilkan UML 1.0 yang merupakan bahasa pemodelan yang ditetapkan secara baik, expressive, kuat dan cocok untuk lingkungan masalah yang luas. UML 1.0 ditawarkan menjadi standarisasi dari Object Management Group (OMG), dan pada Januari 1997 dijadikan sebagai standar bahasa pemodelan. Pada bulan Januari 1997 ini lahirlah UML versi 1.0. Pada bulan September 1997 UML versi 1.1, dengan 8 buah diagram, yaitu:
1. Use Case diagram
Pada tahun 2002 lahirlah UML versi 2.0, menjadi 13 buah diagram, dengan penambahan dan penggantian yaitu :
1. Use Case Diagram 2. Activity Diagram 3. Sequence Diagram
4. Communication Diagram (Collaboration diagram in versi 1.x) 5. Class Diagram
35
2.12.3 Diagram-diagram pada UML (Unified Modelling Language) Diagram-diagram yang terdapat didalam UML antara lain:
1. Use Case Diagram
Use case merupakan gambaran fungsionalitas dari suatu system, sehingga pengguna system mengerti kegunaan system yang akan dibangun. Use case diagram adalah penggambaran system dari sudut user, sehingga pembuatan use case lebih dititik beratkan pada fungsionalitas yang ada pada system, bukan berdasarkan alur kegiatan system (Haviluddin: 2011). Komponen-komponen yang terlibat dalam use case diagram :
a. Actor
Pada dasarnya actor bukanlah bagian dari use case diagram, namun untuk dapat terciptanya suatu use case diagram diperlukan beberapa actor. Actor tersebut mempresentasikan seseorang atau sesuatu (seperti perangkat, sistem lain) yang berinteraksi dengan sistem. Sebuah actor mungkin hanya memberikan informasi inputan pada sistem, hanya menerima informasi dari sistem atau keduanya menerima, dan memberi informasi pada sistem. Actor hanya berinteraksi dengan use case, tetapi tidak memiliki kontrol atas use case. Actor digambarkan dengan stick man . Actor dapat digambarkan secara secara umum atau spesifik, dimana untuk membedakannya kita dapat menggunakan relationship (Haviluddin: 2011).
b. Use Case
Use case adalah gambaran fungsionalitas dari suatu sistem, sehingga pengguna sistem paham dan mengerti mengenai kegunaan sistem yang akan dibangun (Haviluddin: 2011).
2. Activity Diagram
36
berfokus pada obyek yang dalam suatu proses (atau proses menjadi suatu obyek), diagram Activity berfokus pada aktifitas-aktifitas yang terjadi yang terkait dalam suatu proses tunggal. Jadi dengan kata lain, diagram ini menunjukkan bagaimana aktifitas-aktifitas tersebut bergantung satu sama lain. Komponen-komponen activity diagram ini dapat dilihat pada tabel 2.11 dibawah ini.
Tabel 2.11 Komponen-komponen Activity Diagram:
No Gambar Nama Keterangan
1 Activity Memperlihatkan bagaimana
masing-masing kelas antarmuka saling berinteraski satu sama lain
2 Action State dari sistem yang mencerminkan eksekusi dari suatu aksi
3 Start State Bagaimana objek dibentuk atau diawali
4 End State Bagaimana objek dibentuk dan
dihancurkan
5 State Transition State transition menunjukkan kegiatan apa berikutnya setelah suatu kegiatan
6 Fork Percabangan yang menunjukkan aliran
pada activity diagram
7 Join Penggabungan yang menjadi arah aliran
pada activity diagram
8 Decision Pilihan untuk mengambil keputusan
9 Flow Final Aliran akhir
3. Sequence Diagram
37
operasi diurutkan dari kiri ke kanan berdasarkan waktu terjadinya dalam pesan yang terurut.
4. Class Diagram
Class adalah sebuah spesifikasi yang akan menghasilkan sebuah objek dan merupakan inti dari pengembangan dan desain berorientasi objek. Class diagram menggambarkan struktur statis dari kelas dalam sistem anda dan menggambarkan atribut, operasi dan hubungan antara kelas. Class menggambarkan keadaan (atribut / property) suatu sistem sekaligus menawarkan layanan untuk memanipulasi keadaan tersebut. Class diagram menggambarkan struktur dan deskripsi class, package dan objek beserta hubungan satu sama lain sepeti containment, pewarisan, asosiasi, dan lain-lain. Class diagram membantu dalam memvisualisasikan struktur kelas-kelas dari suatu sistem dan merupakan tipe diagram yang paling banyak dipakai. Selama tahap desain, class diagram berperan dalam menangkap struktur dari semua kelas yang membentuk arsitektur sistem yang dibuat (Haviluddin: 2011). Class memiliki tiga area pokok yaitu:
a. Nama b. Atribut c. Metoda
5. Object Diagram atau Overview Diagram
38
Table 2.12 Komponen-komponen Overview Diagam
Simbol Deskripsi
Status awal Status awal aktivitas sistem, sebuah diagram aktivitas memiliki sebuah status awal
Aktivitas Aktivitas yang dilakukan sistem, aktivitas biasanya diawali dengan kata kerja
Percabangan / decision Asosiasi percabangan, dimana jika ada pilihan aktivitas lebih dari satu
Penggabungan / join Asosiasi penggabungan, dimana lebih dari satu aktivitas digabungkan menjadi satu Status akhir Status akhir yang dilakukan sistem, sebuah
diagram aktivitas memiliki sebuah status akhir
Swimiane Memisahkan organisasi bisnis yang
bertanggung jawab terhadap aktivitas yang terjadi
Fork Digunakan untuk menunjukkan kegiatan
yang dilakukan secara paralel
Join Digunakan untuk menunjukkan kegiatan
yang digabungkan
2.12.4 Tujuan UML
Berikut ini tujuan utama dalam desain UML adalah (Sugrue J. 2009 dalam Haviluddin, Memahami Penggunaan UML (Unified Modelling Language). 2011):
1. Menyediakan bagi pengguna (analisis dan desain sistem) suatu bahasa pemodelan visual yang ekspresif sehingga mereka dapat mengembangkan dan melakukan pertukaran model data yang bermakna.
39
2.12.5 Cakupan UML
Adapun cakupan UML antara lain:
1. UML menggabungkan konsep Bocch, OMT, dan OOSE, sehingga UML merupakan suatu bahasa pemodelan tunggal yang umum dan digunakan secara luas oleh para user ketiga metode tersebut dan bahkan para user metode lainnya.
2. UML menekankan pada apa yang dapat dikerjakan dengan metode-metode tersebut.
3. UML berfokus pada suatu bahasa pemodelan standar, bahkan pada proses standar. Meskipun UML harus diaplikasikan dalam konteks sebuah proses dari pengalaman bahwa organisasi dan masalah yang berbeda juga memerlukan proses yang berbeda pula.
2.13 Notasi pada UML
Terdapat beberapa macam notasi pada UML, yaitu diantaranya:
1. Actor
Actor menggambarkan segala pengguna software aplikasi (user). Actor memberikan suatu gambaran jelas tentang apa yang harus dikerjakan software aplikasi. Sebagai contoh sebuah actor dapat memberikan input kedalam dan menerima informasi dari software aplikasi, perlu dicatat bahwa sebuah actor berinteraksi dengan use case, tetapi tidak memiliki kontrol atas use case (Haviluddin: 2011). Berikut ini merupakan gambar Notasi Actor.
Gambar 2.27 Notasi Actor 2. Use Case
40
sistem bukan bagaimana actor dan sistem melakukan kegiatan tersebut. Berikut ini merupakan gambar Notasi Use Case.
Gambar 2.28 Notasi Use Case 3. Class
Class merupakan pembentuk utama dari sistem berorientasi objek, karena class menunjukkan kumpulan objek yang memiliki atribut dan operasi yang sama. Class digunakan untuk mengimplementasikan interface. Class digunakan untuk mengabstraksikan elemen-elemen dari sistem yang sedang dibangun. Class bisa mempresentasikan baik perangkat lunak maupun perangkat keras, baik konsep maupun benda nyata, dibawah ini merupakan gambar dari Notasi Class.
Gambar 2.29 Notasi Class
Notasi class berbentuk persegi panjang yang berisi 3 bagian. Persegi panjang paling atas untuk nama class,persegi panjang paling bawah untuk operasi dan persegi panjang ditengah untuk atribut. Atribut juga digunakan untuk menyimpan informasi. Nama atribut menggunakan kata benda yang bisa dengan jelas merepresentasikan informasi yang tersimpan didalamnya. Operasi menunjukkan sesuatu yang bisa dilakukan oleh objek dan menggunakan kata kerja.
4. Interface
41
salah satu cara mewujudkan prinsip enkapsulasi dalam objek. Berikut ini merupakan gambar Notasi Interface.
Gambar 2.30 Notasi Interface
5. Interaction
Interaction digunakan untuk menunjukkan baik aliran pesan atau informasi antar objek maupun hubungan antar objek. Biasanya interaction ini dilengkapi juga dengan teks bernama operation signature yang tersusun dari nama operasi, parameter yang dikirim dan tipe parameter yang dikembalikan. Pada gambar 2.31 dibawah ini menunjukkan Notasi Interaction.
Gambar 2.31 Notasi Interaction
6. Note
Note digunakan untuk memberikan keterangan atau komentar tambahan dari suatu elemen sehingga bisa langsung terlampir dalam model. Note ini bisa disertakan ke semua elemen notasi yang lain. Berikut ini adalah gambar dari Notasi Note.
Gambar 2.32 Notasi Note
7. Dependency
42
ada dibagian tanpa tanda panah. Terdapat 2 stereotype dan dependency, yaitu include dan extend. Include menunjukkan bahwa suatu bagian dari elemen (yang ada digaris tanpa panah) memicu eksekusi bagian dari elemen lain (yang ada digaris dengan panah). Extend menunjukkan bahwa sutau bagian dari elemen di garis tanpa panah bisa disisipkan kedalam elemen yang ada digaris dengan panah. Pada gambar 2.33 dibawah ini menunjukkan Notasi Dependency.
Gambar 2.33 Notasi Dependency
8. Association
Association menggambarkan navigasi antar class (navigation), berapa banyak objek lain yang bisa berhubungan dengan satu objek (multiplicity antar class) dan apakah suatu class menjadi bagian dari class lainnya (aggregation). Navigation dilambangkan dengan penambahan tanda panah di akhir garis. Bidirectional navigation menunjukkan bahwa dengan mengetahui salah satu class bisa didapatkan informasi dari class lainnya. Sementara Unidirectional navigation hanya dengan mengetahui class diujung garis association tanpa panah kita bisa mendapatkan informasi dari class di ujung dengan panah, tetapi tidak sebaliknya. Berikut ini merupakan gambar Notasi Association.
Gambar 2.34 Notasi Association 9. Generalization
43
Gambar 2.35 Notasi Generalization
10.Realization
Realization menunjukkan hubungan bahwa elemen yang ada di bagian tanpa panah akan merealisasikan apa yang dinyatakan oleh elemen yang ada di bagian dengan panah. Misalnya class merealisasikan package, komponen merealisasikan class atau interface. Pada gambar 2.36 dibawah ini menunjukkan gambar dari Notasi Realization.
